土方計算應用與分析

土方計算應用與分析廉波(中油遼河工程有限公司，遼寧盤(pán)錦124010)商要: 工程建設中經(jīng)常需要進(jìn)行場(chǎng)地平整和設計放坡，由此產(chǎn)生的土方量與工程投資直接相關(guān)，如何準確地計算土方量對規劃設計和資金分配都具有十分重要的意義。本文對幾種常用土方計算方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對比分析，結合工程實(shí)踐介紹了DEM法、斷面法和方格網(wǎng)法土方計算在工程中的應用，總結了工作經(jīng)驗。關(guān)鍵詞:土方計算DEM法 斷面法方格網(wǎng)法中圖分類(lèi)號: G613.4文獻標識碼: A文章編號:一、工程概況某石油儲備庫工程設計原油儲罐42座，設計總庫容420萬(wàn)方，總用地面積近80萬(wàn)平方米，庫區主.要以丘陵、山地為主，受場(chǎng)地高差大、進(jìn)場(chǎng)道路高程低等因數影響，設計中以豎向盡可能土石方平衡為原則，預算土石方總填挖方量1100萬(wàn)立方米。如此巨大的土石方工作量，如何準確、快速的量算，對工程的建設周期和經(jīng)濟效益有著(zhù)至關(guān)重要的影響。因此，工作中我們結合工程實(shí)際對多種土方計算方法進(jìn)行了大量的對比分析，最終確定以DEM法土方計算為主，根據工程實(shí)際靈活運用斷面法和方格網(wǎng)法進(jìn)行土方計算，有效地節約了成本，為工程的順利實(shí)施提供了有力地保證。二、常用土方計算方法對比1. DEM法DEM (數字高程模型)是數字地面模型的一種，是以實(shí)地坐標(X， Y) 和高程屬性(H)為主要元素的數據集合，從微分角度三維地描述測區地形地貌的空間分布，利用實(shí)測地面碎部點(diǎn)、特征點(diǎn)構建不規則三角網(wǎng)(TIN)，對計算區域按三棱柱法計算土方(如圖1)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是:計算精確度相對較高，模型建立逼真，適用于精度要求較高的工程。但要求外業(yè)測定的碎部點(diǎn)能夠準確反映地形細部特征、地形變換特征等。4611- ,2+中國煤化工。MHCNMHGY2a22圖1 DEM法土方計算模型2.斷面法斷面法是根據土方計算范圍將場(chǎng)地劃分為若干平行的橫截面,由兩斷面的平均截面積和斷面間距計算斷面間土方量，各斷面間土方量之和為總土方量(如圖2)。該方法主要應用于道路、河流等狹長(cháng)帶狀區域的方量計算，在大面積復雜區域和計算區域隨時(shí)變化的情況下，外業(yè)操作復雜，計算效率低,粗差較大。Sn+ ;v1v3|。 ..D1DDn圖2斷面法 土方計算模型3.方格網(wǎng)法方格網(wǎng)法是按照計算范圍將場(chǎng)地劃分為一定間距的方格，從地形圖或實(shí)測得到每個(gè)方格角點(diǎn)的高程，對每個(gè)格網(wǎng)面按四角高程取平均值計算土方，各方格土方量之和為總土方量。該方法直觀(guān)、易懂、計算簡(jiǎn)單，適用于大面積相對平緩的區域，但方格網(wǎng)四角高程多為內插求得，計算中也未考慮地性線(xiàn),所以在計算前必須手工加密高程點(diǎn)，對于復雜地形加密點(diǎn)工作量大、計算精度與格網(wǎng)間距有關(guān)。三、工程應用該石油儲備庫工程涉及土石方工程量巨大，場(chǎng)區內地形復雜，地貌相對破碎，要求土方量算工作準確快速，并且給出簡(jiǎn)單、直觀(guān)容易判讀的土石方開(kāi)挖前后場(chǎng)地高程數據,以便準確的按照設計要求施工.經(jīng)過(guò)現場(chǎng)對比分析我們發(fā)現，場(chǎng)區內土石方工作區域按地形變化特點(diǎn)可大致分為三個(gè)類(lèi)型，工作中結合不同的地形特點(diǎn)采用合適的量算方法，節省了大量的人力物力，也為工程建設贏(yíng)得了寶貴的時(shí)間。(1)北側邊坡爆破區、罐區山體表層植被土清理區、儲罐基礎巖石爆破區以及場(chǎng)區內土石方二次倒運土方集中了整個(gè)工程的大部分土石方量,這些區域共同表現為地形復雜、高程變化大，填挖方范圍不規則且涉及土石方量大，計算精度要求較高，比較符合DEM法的計算特點(diǎn)，因此我們對這部分土石方采用了DEM法進(jìn)行計算，為了直觀(guān)起見(jiàn)我們配以方格網(wǎng)數據作為爆破和開(kāi)挖的參考依據。(2)網(wǎng)箱基礎碾壓區、儲罐環(huán)梁開(kāi)挖爆破、進(jìn)場(chǎng)道路以及排洪渠開(kāi)挖部分均呈規則的條帶狀分布，采用斷面法土方計算更為方便快捷，為了使計算土方量準確可靠，我們對部分土方以斷面法和DEM法分別進(jìn)行了量算對比，結果顯示兩種方法計算結果誤差率均小于3%，符合土方計算相關(guān)要求。(3)罐組區域場(chǎng)地平整、消防水池開(kāi)挖都是在平緩區域進(jìn)行中國煤化工現場(chǎng)數據以便指導現場(chǎng)施工，對此我們采用方格網(wǎng)法進(jìn)了土方計算，計算精度MYHCNMH G四、結論(1) DEM法土石方計算中每-一個(gè)現場(chǎng)測量點(diǎn)都直接參與了計算，土石方測量精度與外業(yè)采集點(diǎn)的密度和準確性密切相關(guān)。(2) 內業(yè)計算前連接地性線(xiàn)，生成等高線(xiàn)，適當加密地性線(xiàn)上高程點(diǎn)，能有效提高計算精度。(3) 斷面法土方計算在規則條帶狀場(chǎng)地中計算精度較高，且量算簡(jiǎn)單、快捷。(4)方格網(wǎng)法土方計算精度隨著(zhù)格網(wǎng)間距的減小顯著(zhù)提高，但計算量也隨之增大;方格網(wǎng)法計算能提供簡(jiǎn)單直觀(guān)的格網(wǎng)數據，施工應用非常方便。參考文獻1. CASS8. 0軟件操作手冊.2.羅德仁等.工程土方量計算比較分析.東華理工學(xué)院學(xué)報，2005.中國煤化工YHCNMH G